备课素材：微卫星序列及其应用-2024——2025学年度第二学期高中生物学必修二

微卫星序列及其应用 先看一道试题： 微卫星DNA(STR)是真核细胞基因组中含有高度重复序列的DNA。富含A－T碱基对，不同个体的STR具有明显的差异。下列有关STR的说法错误的是（   ） A．不同生物STR序列不同体现了DNA具有多样性 B．STR序列彻底水解产物是磷酸、核糖和四种碱基 C．相对于其他DNA序列，STR序列结构的稳定性可能较差 D．STR序列可作为遗传标记基因用于个体鉴定 解析：STR是DNA分子，彻底水解后可以得到6种小分子物质，即4种碱基、磷酸、脱氧核糖，B错误。故答案为B。 此题考了“微卫星序列”，教材没有提到 那么，什么是微卫星序列？有什么特点？有哪些应用？ 微卫星（Microsatellite, MS）是指细胞基因组中以少数几个核苷酸（多为1~6个）为单位串联重复的DNA序列。广泛分布于基因组中。 其中富含A-T碱基对，是在研究DNA多态性标记过程中发现的。1981年Miesfeld等首次发现微卫星DNA，其重复单位长度一般为1～6个核苷酸，双核苷酸重复单位常为(CA)n和(TG)n。 其特点是： ⑴种类多、分布广，并按孟德尔共显性方式在人群中世代相传。在基因组中平均50kb就有一个重复序列，突变率低（＜ 0.04%）。 ⑵在人群中高度多态，其多态信息含量容量超过70%。其多态性表现为正常人群的不同个体某一基因位点重复序列的重复次数可不一样，同一个体的两个同源染色体上重复次数也可以不一样，即微卫星DNA拷贝数在人群中是可变的。 ⑶具有遗传连锁不平衡现象。 ⑷均可被转录，有些编码蛋白质，而另一些则位于非转译区的5′端和3′端不编码蛋白质。 ⑸属于不稳定的DNA序列，其数目在某些遗传病中有扩大现象，而这种扩增并非是减数分裂的重组造成，扩大可发生在减数分裂过程中，由一代传递给另一代，也可发生在有丝分裂中，导致嵌合体形成。与成熟人体细胞比较，微卫星DNA在胚胎时期有丝分裂很不稳定。⑹在不同基因位点上的微卫星DNA的重复序列可以不同，也可以相同。 它有哪些应用？ 1.肿瘤研究和治疗 微卫星是基因组中一种常见的重复序列，其稳定对于维持遗传物质的稳定性和抑制肿瘤发生至关重要。微卫星不稳定是指与正常组织相比，在肿瘤中某一微卫星由于重复单位的插入或缺失而造成的微卫星长度的任何改变，出现新的微卫星等位基因现象，因此在肿瘤研究和治疗中具有重要意义。 微卫星不稳定性是肿瘤中常见的突变类型，在结直肠癌、胃癌、子宫内膜癌等多个实体瘤中都是重要的分子生物标志物。 例如，用于相关遗传性的筛查——林奇综合征。 林奇综合征（Lynch syndrome）是一种罕见的遗传性癌症易感综合征，其特征是易患多种癌症，包括消化道、泌尿道、肾脏、子宫内膜、卵巢、脑和前列腺的肿瘤、以及皮脂腺皮肤肿瘤，具体取决于所涉及的基因。肿瘤可能发生在任何年龄段，但往往发生在年轻人，具有发病早、多原发、遗传性等特点。遗传方式是常染色体显性遗传。 通过大量的研究发现，林奇综合征，即就是遗传性非息肉性结肠癌，是一种家族性的常染色体显性遗传病，超过90%的遗传性非息肉病性结直肠癌是由微卫星不稳定引起的，而且大多数遗传性非息肉病性结直肠癌患者还会发生其他相关的肿瘤，而且发病年龄都比较早，具有家族聚集性，死亡率也比较高。 2.动物遗传育种 微卫星DNA在动物遗传育种中的应用‌主要体现在个体及亲缘关系鉴定、分析群体的遗传结构及群体间遗传距离两个方面。 ‌个体及亲缘关系鉴定‌： 微卫星DNA因其高度的个体专一性和多态性，已经逐步取代了传统的血型、血液蛋白等多态性低的指标，在血缘关系鉴定方面发挥着重要作用。微卫星DNA指纹技术能够充分反映基因组的特征，具有高度的个体代表性，可以用于个体识别、畜禽繁育中的血统登记及父权认定。例如，通过DNA指纹分析，可以成功鉴别异卵双生或同卵双生的牛犊，以及在人工授精和胚胎移植中的可靠鉴定手段。 ‌分析群体的遗传结构及群体间遗传距离‌： 微卫星DNA的分析对于畜禽品种资源的保存和开发利用至关重要。通过研究遗传物质的DNA变异性，可以深入了解现有品种群体的遗传结构及遗传关系，对于畜禽遗传多样性评估、品种资源的分类、保存和利用方面发挥着重要作用。微卫星多态性分析可以帮助预测品种（系）间的杂种优势，为合理的保种及开发利用提供科学依据。 学科网（北京）股份有限公司 $$